大流量安全阀快速加载方法的研究—气体爆炸和蓄能器组合加载

发布时间：2017-12-21 09:16

  本文关键词：大流量安全阀快速加载方法的研究—气体爆炸和蓄能器组合加载　出处：《太原理工大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：液压支架是井下综采装备的关键部分,而安全阀作为综采工作面支架三大控制元件之一,主要在支架过载时起保护作用,其动静态性能好坏直接影响综采过程的安全性。现有的大流量安全阀已经达到千升级以上,但是在安全阀动静态性能测试方面,尤其是动态性能方面的研究还不够完善。所以为了减小工作面冲击载荷对液压支架造成的危害,设计一套能满足安全阀综合性能的测试系统就显得尤为重要。本文通过井下综采工作面基本顶回转垮落对液压支架产生载荷的分析,推导出液压支架立柱所受的动静载荷,利用补连塔22303工作面及所用ZY16800/32/70型支架的参数进行计算,计算出产生的最大载荷为82.04?10 N;得出立柱在顶板垮落过程中所受载荷随时间的变化规律,最大加载速度可达2304MPa/s,并且由于复合岩梁的特性在0.175s单个立柱通常所受载荷达47MPa。根据文献中大流量安全阀试验加载方式的对比和密闭空间的爆炸特性的研究,提出运用爆炸的方式模拟液压支架所受的冲击载荷,确定爆炸和蓄能器共同作用的试验系统。其次,利用流体力学软件Fluent对爆炸腔的爆炸过程进行模拟仿真,经过多次模拟,确定最终初始条件,模拟得出爆炸腔内压力、温度、流体速度变化趋势。通过压力变化特性得出,在0.012s时,爆炸作用于立柱的力为22.31MPa,与蓄能器共同作用的载荷可达53.81MPa,最大加载速度为3088MPa/s,载荷大小与理论计算基本一致,且比计算得出的加载速度更快,得出利用爆炸的加载方式模拟顶板来压的冲击载荷是合理的。最后,搭建爆炸和蓄能器共同加载的试验台对大流量安全阀进行测试,利用模拟过程的初始条件来进行气体配比,使得安全阀正常开启溢流,通过压力传感器记录爆炸腔压力变化特性,得出在0.013s时压力达到最大为25.38MPa,与蓄能器共同作用压力达48.99MPa,最大加载速度为3262MPa/s,与模拟结果基本一致。通过以上计算,模拟和试验数据对比分析得出,爆炸和蓄能器共同加载的方式更贴近于顶板来压过程中液压支架所承受的载荷,可以满足对安全阀动静态性能的测试。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TD355.4

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本文编号：1315517